(57)【要約】【課題】  道路標識板の本体部分の改良，改造を必要とせずに、これに装着される光源部材を改良して、該光源部材の耐用命数を飛躍的（３倍以上）に延長するとともに、消費電力を格段（約１／１０）に節減する。【解決手段】  規格品の電球ソケット３に適合する口金２ｄを備えたＬＥＤホルダ６の中に、発光ダイオード（ＬＥＤ）７および電圧電流制御回路９を収納し、これらの部材の間の空間に防水絶縁シール材８を充填する。このように構成された発光ダイオードアッセンブリは、従来例の白熱電球（図示せず）と互換性を有している。【選択図】  図１
2005337000.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数の電球ソケット（３）を配列された表示機構、および、文字・記号・図形制御回路（４）を備えた標識板（１）と、
上記の電球ソケットに適合する口金（２ｄ）、発光ダイオード（ＬＥＤ・７）、および電圧電流制御回路（９）を備えた発光ダイオードアッセンブリとの組み合わせから成ることを特徴とする、標識板。
【請求項２】
規格品の電球ソケット（３）に適合する口金（２ｄ）を備えた筒状のＬＥＤホルダ（６）の中に、発光ダイオード（ＬＥＤ７）と、電圧電流制御回路（９）とが収納されて成ることを特徴とする、標識板用の発光ダイオードアッセンブリ。
【請求項３】
１個のＬＥＤホルダ（６）の中に複数個の発光ダイオード（７）が収納されており、
かつ、前記電圧電流制御回路（９）の出力端に対して上記複数個の発光ダイオード（７）が直列に接続されていることを特徴とする、請求項２に記載した標識板用の発光ダイオードアッセンブリ。   
【請求項４】
前記電圧電流制御回路（９）が、整流回路（９ｃ）を有しており、  
かつ、筒状のＬＥＤホルダ（６）中に発光ダイオードと電圧電流制御回路とを収納した残余の空間の少なくとも一部分に、防水絶縁シール材（８）が充填されていることを特徴とする、請求項２に記載した標識板用の発光ダイオードアッセンブリ。
【請求項５】
前記電圧電流制御回路（９）が、
交流電源（１０）に接続される制御回路入力端（９ａ）と、発光ダイオード（７）に接続される制御回路出力端（９ｂ）と、整流回路（９ｃ）とを有し、
かつ、上記制御回路入力端（９ａ）と上記整流回路の入力端（９ｄ）との間に、電流制限リアクタンス（９ｅ）が接続されるとともに、該電流制限リアクタンスと並列に放電抵抗器（９ｆ）が接続されており、
更に、前記整流回路の出力端（９ｇ）と制御回路出力端（９ｂ）との間に保護抵抗器（９ｈ）が接続されていることを特徴とする、請求項１ないし請求項４の何れかに記載した標識板用の発光ダイオードアッセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば高速道路などに用いられる大型の標識板に係り、光源の耐用命数を延長し、かつ、消費電力を低減し得るように改良した新規な光源用の部材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図２は高速道路用の標識板の１例を示し、（Ａ）は道路交通情報を表示している状態の
概要的な正面外観図、（Ｂ）は道路交通情報の表示を休止している状態の概要的な正面外観図である。
（図２（Ａ）参照）符号１ａを付して示したのは、ペンキで描くなどして表題を表している不変文字看板であり、符号１ｂは信号灯である。
符号１ｃは、ドライバーに伝えるべき情報が発生している場所を表している場所表示機構であり、符号１ｄは上記の場所における道路・交通の状態を表している状況表示機構である。
【０００３】
前掲の（Ａ）図に表示されている場所、状況の文字や記号を消すと図２（Ｂ）のようになる。
すなわち、前記の場所表示機構１ｃはランプ配列１ｅで構成されており、状況表示機構１ｄはランプ配列１ｆで構成されている。
この例では、上記ランプ配列１ｆは縦１５個・横１３個の電球から成り、１５×１３＝１９５ドットのマトリックスが形成されている。これら多数（１９５個）の電球の内で、特定の複数個の電球だけを点灯させることによって文字（または記号、図形など）が表される。
【０００４】
図３（Ａ）は、前掲の図２（Ｂ）に鎖線円で囲んで示したａ部の部分拡大図、（Ｂ）は、上記（Ａ）図に現れている白熱電球の１個を抽出して描いた正面図に、該白熱電球のソケットおよび電気回路を付記した図である。
特定の白熱電球２を点灯させるとともに、その他の白熱電球を消灯させるため、文字・記号・図形制御回路４が設けられ、電源回路５を介して商用電源ＡＣに接続され、給電を受けている。
ただし白熱電球とは、光源の型式を意味する呼称であって、発光色を表わす
ものではない。
【特許文献１】特開２００４−６１９５０号公報
【特許文献２】特開２００４−５５２２９号公報
【特許文献３】特開２００４−３７６８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来技術の標識板に用いられている白熱電球２（図３）の耐用命数は比較的短く、約１年である。
表示機構を形成している多数の白熱電球の一つ一つを見ると、それぞれ点灯したり消灯したりを繰り返している上に、夜間は電圧を下げて調光されるので、その命数を一概に言い表すことは困難である。
しかし、上記多数の白熱電球の内のごく一部分が断線しても、その断線した電球の交換が必要となる。
こうした点は、照明用電球に比して表示用電球の辛いところである。
【０００６】
電球交換の資材費も少なくないが、交換の手数が大変である。すなわち、高速道路用標識板の場合、交通規制を掛けておいて素早く標識支持鉄柱に登攀し、電球の脱着交換を行わねばならない。
しかも、高所作業になるから労働安全管理に格別の配慮が必要であり、従って労務費も高額になる。
本発明は以上に述べた事情に鑑みて為されたものであって、その目的とするところは、既設の標識板を改造することなく、光源ランプの耐用命数を飛躍的に延長させることにある。望ましくは、該光源ランプの価格を著しく上昇させないことを前提としての改良である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、発光ダイオード（ＬＥＤ）の耐用命数が白熱電球に比して格段に長いこと、及び、
該発光ダイオード（ＬＥＤ）は白熱電球に比して高価であるが消費電力が著しく少ないことに着目した。
しかしながら、白熱電球を装着するように作られた既設の標識板に対して発光ダイオード（ＬＥＤ）を取り付けて文字・記号・図形を表示させることは、従来技術では不可能であった。
本発明者らの技術的創作のポイントは、「如何にして白熱電球用のソケットに発光ダイオードを装着して、白熱電球におけると同様の表示機能を発揮させるか」、というところにある。以下に説明する。
【０００８】
請求項１に係る発明の構成は、多数の電球ソケット３（図３（Ｂ）参照）を配列されたランプ配列から成る表示機構１ｃ、１ｄ（図２参照）および、文字・記号・図形制御回路４（図３（Ｂ）参照）を備えた標識板１（図２参照）と、
（図１参照）上記の電球ソケットに適合する口金２ｄ、発光ダイオード（ＬＥＤ）７、および電圧電流制御回路９を備えた発光ダイオードアッセンブリとの組み合わせから成ることを特徴とする。
【０００９】
以上に説明した請求項１の発明によると、従来技術に係る標識板を廃棄することなく、そのまま利用して、装着されていた従来例の白熱電球を取り外し、これに代えて新規な発光ダイオードアッセンブリを装着することにより文字・記号・図形表示機能を発揮させることができる。  
【００１０】
請求項２に係る発明の構成は、（図１参照）規格品の電球ソケット３に適合する口金２ｄを備えた筒状のＬＥＤホルダ６の中に、発光ダイオード（ＬＥＤ）７と、電圧電流制御回路９とが収納されて成ることを特徴とする。
【００１１】
以上に説明した請求項２の発明を適用すると、既設の電光式標示板に改造を加える必要無く、断線した白熱電球に代えて発光ダイオード（ＬＥＤ）光源を、迅速かつ容易に装着することができる。
このため、高価で耐用命数の長い電光式標示板の使用をそのまま継続しながら、白熱電球に比して格段に耐久性に優れた発光ダイオードを利用して、その長所を発揮させることができる。
その上、この請求項２の発明に係る部材の形態ははアッセンブリーを成しているので、１個の商品として市場流通性を有しており、光源部品産業の発展に寄与するところ多大である。
また使用者にとっては、高価な電光式標示板の交換や改造を必要としないので経済的に有利であり、
さらに国家社会に対しては、大形の重量物である電光式標示板が産業廃棄物とならずに、そのまま継続使用されるので省資源・環境保全の両面から貢献するところ甚だ多大である。
【００１２】
請求項３に係る発明の構成は、前記請求項２の発明の構成要件に加えて、（図１参照）１個のＬＥＤホルダ６の中に複数個の発光ダイオード７が収納されており、
かつ、前記電圧電流制御回路９の出力端に対して上記複数個の発光ダイオード７が直列に接続されていることを特徴とする。
【００１３】
以上に説明した請求項３の発明を適用すると、前記請求項２に係る発光ダイオードアッセンブリー部品を合理的に構成することができる。すなわち従来技術の白熱電球に比して発光量確保、電圧整合について良好な条件が得られる。
すなわち、従来の白熱電球１個に代えて複数個の発光ダイオードを対応させるので充分な発光量が得られ、かつ、該複数個の発光ダイオードが直列に接続されているので電圧電流制御回路に要求される所要電流値が小さくて済む。
【００１４】
請求項４に係る発明の構成は、前記請求項２の発明の構成要件に加えて、（図１参照）前記電圧電流制御回路９が整流回路９ｃを有しており、
かつ、「筒状のＬＥＤホルダ６の中に発光ダイオードと電圧電流制御回路とを収納した残余の空間」の少なくとも一部分に、電気絶縁性を有する防水シール材８が充填されていることを特徴とする。
【００１５】
以上に説明した請求項４の発明によると、従来技術に係る電光式標示板に用いられていた「主として変圧器から成る電源回路」をそのまま利用して、発光ダイオード（ＬＥＤ）に給電することができ、
かつ、ＬＥＤホルダ内部空間を防水絶縁シール材で封止されているので、風雨に晒されても電気絶縁が保持されて安全である。
さらに、このシール材は発光ダイオードを機械的に支持する役目を兼ねさせることもできるので好都合である。
【００１６】
請求項５に係る発明の構成は、前記請求項２の発明の構成要件に加えて、（図４参照）前記電圧電流制御回路（９）が、
交流電源（１０）に接続される制御回路入力端（９ａ）と、発光ダイオード（７）に接続される制御回路出力端（９ｂ）と、整流回路（９ｃ）とを有し、
かつ、上記制御回路入力端（９ａ）と上記整流回路の入力端（９ｄ）との間に、電流制限リアクタンス（９ｅ）が接続されるとともに、該電流制限リアクタンスと並列に放電抵抗器（９ｆ）が接続されており、
更に、前記整流回路の出力端（９ｇ）と制御回路出力端（９ｂ）との間に保護抵抗器（９ｈ）が接続されていることを特徴とする。
【００１７】
以上に説明した請求項５の発明によると、既設の標識板から給電される交流電源を整流し、発光ダイオード（ＬＥＤ）に適正な電圧・電流に変換して発光ダイオードに印加することができる。
すなわち、与えられる交流電源を整流回路によって発光ダイオードに適した直流にし、電流制限用のリアクタンスと保護抵抗器とによって「発光ダイオードに過大な電圧，電流が掛かるのを防止すること」ができるので、該発光ダイオードの耐久性がバックアップされる。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１の発明によると、従来技術に係る標識板を廃棄することなく、そのまま利用して、新規な発光ダイオードアッセンブリを適用することにより文字・記号・図形表示機能を発揮させることができる。
【００１９】
請求項２の発明を適用すると、既設の電光式標示板に改造を加える必要無く、断線した白熱電球に代えて発光ダイオード（ＬＥＤ）光源を、迅速かつ容易に装着することができる。
このため、高価で耐用命数の長い電光式標示板の使用をそのまま継続しながら、「白熱電球に比して格段に耐久性に優れた発光ダイオード」を利用して、その長所を発揮させることができる。
その上、この請求項２の発明に係る部材の形態はアッセンブリーを成しているので、１個の商品として市場流通性を有しており、光源部品産業の発展に寄与するところ多大である。
また使用者にとっては、高価な電光式標示板の交換や改造を必要としないので経済的に有利であり、
さらに国家社会に対しては、大形の重量物である電光式標示板が産業廃棄物とならずに、そのまま継続使用されるので、省資源・環境保全の両面から貢献するところ甚だ多大である。
【００２０】
請求項３の発明を適用すると、前記請求項２に係る発光ダイオードアッセンブリー部品を合理的に構成することができる。
すなわち従来技術の白熱電球に比して発光量確保、電圧整合について良好な条件が得られる。
従来の白熱電球１個に代えて複数個の発光ダイオードを対応させるので充分
な発光量が得られ、かつ、該複数個の発光ダイオードが直列に接続されているので電圧電流制御回路に要求される所要電流値が小さくて済む。
【００２１】
請求項４の発明によると、従来技術に係る電光式標示板に用いられていた電源回路を、そのまま利用して、発光ダイオード（ＬＥＤ）に給電することができ、
かつ、ＬＥＤホルダ内部空間を防水絶縁シール材で封止されているので、風雨に晒されても電気絶縁が保持されて安全である。
さらに、このシール材は発光ダイオードを機械的に支持する役目を兼ねさせることもできるので好都合である。        
【００２２】
請求項５の発明によると、既設の標識板をそのまま継続使用しながら、該標識板から給電される交流電源を整流し、発光ダイオード（ＬＥＤ）に適正な電圧・電流に変換して発光ダイオードに印加することができる。
すなわち、与えられる交流電源を整流回路によって発光ダイオードに適した直流にし、電流制限リアクタンスと保護抵抗器とによって「発光ダイオードに過大な電圧，電流が掛かるのを防止すること」ができ、本発明に係る発光ダイオードアッセンブリの耐久性がバックアップされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
図１は、本発明に係る発光ダイオード（ＬＥＤ）アッセンブリの１実施形態を示し、（Ａ）は頂面外観図、（Ｂ）は模式的に描いた正面断面図、（Ｃ）はこの発光ダイオードアッセンブリを標示板に装着して機械的に支持するとともに電気的に接続するためのソケットの部分断面正面図である。
符号６を付して示したのは、黒色合成樹脂製のＬＥＤホルダであって、筒状をなしていて、その一端に口金２ｄが取り付けられている。
この口金２ｄは、前掲の図３（Ｂ）に示した従来例の白熱電球２に用いられていた口金２ｄと同様の部材である。従って、道路標識板に設けられている従来型の電球ソケット３に適合する。
本実施形態においては、電球ソケット３も口金２ｄもＪＩＳ規格品であって、上記の電球ソケット３は既設の従来形道路標識板（図２参照）に設置されていたものを、そのまま用いた。
本発明を実施する場合、既設の標識板に用いられている従来例の電球ソケット３（図３（Ｂ）参照）に適合する口金を用いれば良い。具体的には、市販の規格品の中から任意に選定して使用することができる。
【００２４】
前記ＬＥＤホルダ６の中に、３個の発光ダイオード（ＬＥＤ）７を収納し、その投光方向を図の上方に向ける。
本発明を実施する際、一般的に言えば、発光ダイオード７の投光方向をＬＥＤホルダ６の開口方向に揃えて配設すれば良い。該発光ダイオード７の固定は防水絶縁シール材８によって為されている。
本実施形態においては、上記防水絶縁シール材としてエポキシ樹脂を用いた。本発明を実施する場合、エポキシ樹脂に限定されないが、防水性と、電気絶縁性と、所要程度の耐熱性とを有する材料であることが望ましく、ＬＥＤホルダ６の材料に対して接合性を有していれば好適である。
符号９を付して示したのは電圧電流制御回路であって、図４を参照して後に詳しく述べるように整流回路を内蔵しており、該整流回路の入力側を前記の口金２ｄに接続導通されている。
３個の発光ダイオード７は、直列に接続されて前記電圧電流制御回路９の出力端に接続導通されている。
上記電圧電流制御回路９の具体的な構成については、図４を参照して後に詳しく説明する。
【００２５】
本実施形態においては、該電圧電流制御回路９の機械的支持も前記防水絶縁シール材８のよって行なわれている。
本発明を実施する際、必ずしもＬＥＤホルダ６の内部空間の全部に防水絶縁シール材８を充満させなくても良いが、該内部空間の少なくとも一部分を防水絶縁シール材で満たして、発光ダイオードおよび電圧電流制御回路９の固定機能と防水機能と絶縁機能とを受け持たせる。
本実施形態においては、エポキシ樹脂をＬＥＤホルダ６の内部空間に充填して防水絶縁シール材８を構成した。
発光ダイオードから出射される光の大部分は主投光方向に向かうが、その一部分は側方にも出射する。前記防水絶縁シール材８を透明な材料で構成しておくと、側方に出射して防水絶縁シール材に入射した光は迷光（制御されない光束）となり、この防水絶縁シール材全体が迷光で満たされて弱い光源として作用し、電光文字（記号・図形）の視認性を向上させる。
【００２６】
本実施例においては、発光ダイオードアッセンブリに交換する以前の白熱電球は、ＡＣ２６Ｖ、１．７Ｗであった。
上記の白熱電球と交換装着した本例の発光ダイオードアッセンブリを構成している発光ダイオード７は、１個あたりＤＣ１．８Ｖ（３個直列でＤＣ５．４Ｖ）、ＤＣ１２ｍＡである。
ＡＣ２６ＶをＤＣ５．４Ｖに降圧及び交直変換する作用は、図４を参照して後に詳述する電圧電流制御回路９が果たす。該電圧電流制御回路のエネルギー効率を勘案しても、電力消費は約１／４に節減される。
【００２７】
光源１個あたりの消費電力は僅かであるが、高速道路に設置されている標識板は通常、１基あたり約３０００個の光源ランプを有しているので、その消費電力は全点灯状態で、従来約５ＫＷであった。
本発明の適用によって約１／４に低減されたのであるから、その実用的な効果は多大であり、消費電力の節減は発電エネルギーの低減、ひいては二酸化炭素排出量の削減という世界的要請に応え得るものである。
さらに、発光ダイオードの耐用時間は連続点灯３万時間ないし５万時間とされているので、従来技術に係る白熱電球が約１年で交換しなければならなかったのを、５年以上に延長することができる。
単に交換用の資材費だけでなく、交換作業の労務費および管理費を勘案すると、その経済的効果はきわめて大きい。
【００２８】
図４は、本発明の１実施形態における電圧電流制御回路９の構成を示す系統図である。
符号９を付して示したのは、前掲の図１（Ｂ）に概要を描かれていた電圧電流制御回路である。
その入力端９ａは交流電源１０に接続される。該交流電源は、先に段落番号００１５で述べたように変圧器から成り、高電圧を降圧した交流である。
上記交流電源１０の電圧値は限定されないが、具体例としては昼間２６Ｖ，２４Ｖ，１２Ｖである。ただし一般に、夜間はそれぞれの電圧値を半減して調光される。本発明は、この範囲内の総べての電圧に対応することができる。
【００２９】
電圧電流制御回路９の出力端９ｂには、発光ダイオード７が接続される。本発明を実施する場合、発光ダイオードの接続個数は任意に設定することができる。
本図４の例では３個の発光ダイオードが直列に接続されている。これは、前掲の図１（Ａ）の実施形態に対応している。
符号９ｂは、制御回路の出力端を示している。
【００３０】
電圧電流制御回路内には整流回路９ｃが設けられている。９ｄはその入力端、９ｇは出力端である。 
制御回路入力端９ａと整流回路入力端９ｄとの間に電流制限リアクタンス９ｅが接続されている。本例はコンデンサ（静電容量・Ｃ）によってリアクタンスを構成したが、コイル（インダクタンス・Ｌ）によってリアクタンスを構成することもできる。  
上記リアクタンスは、電流制限機能を果たす。
前記の電流制限リアクタンス９ｅと並列に放電抵抗器９ｆが接続されている。この抵抗器は、電源切断時にコンデンサに充電された電荷を安全に放電させる。  
【００３１】
整流回路出力端９ｇと制御回路出力端９ｂとの間に保護抵抗器９ｈが接続されている。本発明者の実験研究結果によれば、上記保護抵抗器の抵抗値は、交流電源の電圧値２Ｖ〜２６０Ｖの広範囲に亙って、２００〜４９０オームが適正である。
本図４と前掲の図１（Ｂ）とを対照して理解されるように、本図４に示されている電圧電流制御回路９と発光ダイオード７とがＬＥＤホルダ６の中に収納され、防水絶縁シール材８で封止されている。  
図４に示した制御回路入力端９ａは、図１（Ｂ）の口金２ｄに接続される。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明に係る発光ダイオード（ＬＥＤ）アッセンブリの１実施形態を示し、（Ａ）は頂面外観図、（Ｂ）は模式的に描いた正面断面図、（Ｃ）は電球ソケットの部分断面正面図
【図２】道路標識板の１例を示し、（Ａ）は表示状態の正面図、（Ｂ）は休止状態の正面図
【図３】（Ａ）は、前掲の図２（Ｂ）に鎖線円で囲んで示したａ部の拡大断面図、（Ｂ）は白熱電球に電気回路を付記した図
【図４】本発明にかかる発光ダイオードアッセンブリにおける電圧電流制御回路の構成を示す系統図。
【符号の説明】
【００３３】
１…道路標識板
２…白熱電球
３…電球ソケット
５…電源回路
６…ＬＥＤホルダ
７…発光ダイオード（ＬＥＤ
８…防水絶縁シール
９…電圧電流制御回路 
９ａ…制御回路入力端 
９ｂ…制御回路出力端 
９ｃ…整流回路 
９ｄ…整流回路入力端 
９ｅ…電流制限リアクタンス 
９ｆ…放電抵抗器 
９ｇ…整流回路出力端 
９ｈ…保護抵抗器 
１０…交流電源 
【図１】
2005337000.tif 000003
【図２】
2005337000.tif 000004
【図３】
2005337000.tif 000005
【図４】
2005337000.tif 000006